(57)【要約】【課題】  レンズユニットの識別装置およびそれを用いた内視鏡システムにおいて、接合レンズを有する複数のレンズユニットをそれぞれ自動識別することができるようにする。【解決手段】  光学アダプタ識別装置４が、光学アダプタ２の接合レンズ８に照明光を照射するリング照明光源１１と、接合レンズ８の接合面で反射された照明光による干渉像を撮像するＣＣＤ９と、あらかじめリング照明光源１１およびＣＣＤ９と同様の手段により取得された複数の光学アダプタ２の各干渉像を参照データ２０４として記憶するレンズデータメモリ２３と、レンズデータメモリ２３に記憶された各参照データ２０４とＣＣＤ９により撮像された画像データ２０５とを演算処理して画像データ２０５に対応する光学アダプタ２を識別する識別処理手段２２とを備える構成とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合レンズを有する複数のレンズユニットからなるレンズユニット群を識別対象とするレンズユニットの識別装置であって、
前記レンズユニットの接合レンズに照明光を照射する照明光源と、
前記接合レンズの接合面で反射された前記照明光による干渉像を撮像する撮像手段と、
あらかじめ前記照明光源および前記撮像手段と同様の手段により取得された前記レンズユニット群の各干渉像のデータを参照データ群として記憶する参照データ記憶手段と、
該参照データ記憶手段に記憶された参照データ群と前記撮像手段により撮像された干渉像データとを演算処理して前記干渉像データに対応するレンズユニットを識別する識別処理手段とを備えるレンズユニットの識別装置。
【請求項２】
前記照明光源が、前記接合レンズの光軸と略同軸に配置されたリング状光源であることを特徴とする請求項１に記載のレンズユニットの識別装置。
【請求項３】
接合レンズを含む対物レンズユニット群から選択された１つの対物レンズユニットを先端に設けた内視鏡挿入部と、
前記対物レンズユニット群を識別対象とする請求項１または２に記載のレンズユニットの識別装置とを備えたことを特徴とする内視鏡システム。
【請求項４】
前記対物レンズユニット群の各対物レンズユニットに対応する画像補正データを記憶する画像補正データ記憶手段と、
前記対物レンズを用いて被検物を撮像する内視鏡撮像手段と、
前記レンズユニットの識別装置により識別された前記対物レンズユニットに対応する画像補正データを前記画像補正データ記憶手段から呼び出し、前記画像補正データに基づいて、前記内視鏡撮像手段により撮像された被検物の画像を補正する画像補正手段とを備えることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記対物レンズが、前記内視鏡挿入部に対して交換可能に設けられるとともに、前記内視鏡挿入部に装着された状態で、前記レンズユニットの識別装置により識別できるようにしたことを特徴とする請求項３または４に記載の内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレンズユニットの識別装置およびそれを用いた内視鏡システムに関する。例えば、レンズユニットを交換可能な光学アダプタとして用いるようなレンズユニットの識別装置およびそれを用いた内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検物を撮像光学系により撮像し、その画像データをから計測処理を行うことにより、物体の識別や計測を行う光学システムが種々用いられている。例えば、工業用の顕微鏡や内視鏡装置などが知られている。工業用の内視鏡装置は、例えば、航空機エンジンのブレード検査や電力配管の内部検査など、種々の用途に用いられている。
これらの光学システムでは、撮像光学系は、ユニット化され、例えば、倍率、画角、立体観察仕様などの異なる特性を有する交換可能な光学アダプタ（レンズユニット）として用いられる場合が多い。
そして、画像から正確な寸法計測などを行う場合には、撮像光学系の歪曲収差などに起因する幾何学的な画像歪みを補償するため、撮像光学系固有の画像歪みを補正するための取付位置情報や各種補正係数などからなる補正データを添付した状態で出荷されるのが一般的である。そのため、工場生産時に各光学アダプタに識別番号を設けてそれぞれを識別し、補正データとの対応がつけられるようになっている。
そのため、ユーザは、使用時に特定の光学アダプタを光学システムに装着し、そのレンズユニットの識別番号に対応した補正データを光学システムに読み込ませることで、正確な計測を行うことができる。
例えば、特許文献１には、あらかじめ記録媒体に記憶された光学アダプタの光学データを装置に読み込ませ、被計測物の画像データの幾何学的歪みなどの補正を行う計測内視鏡装置（内視鏡システム）が記載されている。
また、特許文献２には、識別番号の誤入力を防止するため、光学アダプタに識別情報または光学特性情報の少なくとも一方が備えられ、内視鏡挿入部の先端に、これらの情報を取得する読み取り部が設けられた光学アダプタおよび内視鏡装置（内視鏡システム）が記載されている。識別情報は、識別用ＩＣチップをはじめとする、非接触または接触による識別手段を設けた例が記載されている。
【特許文献１】特開平１０−２４８８０６号公報（図１、５、８）
【特許文献２】特開２００４−３１３２４１号公報（図１−４５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような従来のレンズユニットの識別装置およびそれを用いた内視鏡システムには、以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、補正データとして光学データを読み込ませる際に光学アダプタの識別番号を誤入力してしまうと、誤った補正データが読み込まれ、正確な計測が行えなくなるという問題がある。
特許文献２に記載の発明では、識別用ＩＣチップをはじめとする非接触または接触による識別手段を備えるので、光学アダプタを確実に識別することができるものの、そのような識別手段を光学アダプタおよび内視鏡挿入部にそれぞれ設けなくてはならないので、配置スペースがとられてしまう。そのため、識別手段を設けることにより光学アダプタや内視鏡挿入部がそれだけ大型化してしまうという問題がある。
特に、識別用ＩＣチップなどを用いて無線通信を行う場合には、外表面に配置するなどの制約事項があるため設計難度が高くなり、強度や耐性を確保するために大きな光学アダプタになってしまうという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、接合レンズを有する複数のレンズユニットを簡便に自動識別することができるレンズユニットの識別装置およびそれを用いた内視鏡システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、接合レンズを有する複数のレンズユニットからなるレンズユニット群を識別対象とするレンズユニットの識別装置であって、前記レンズユニットの接合レンズに照明光を照射する照明光源と、前記接合レンズの接合面で反射された前記照明光による干渉像を撮像する撮像手段と、あらかじめ前記照明光源および前記撮像手段と同様の手段により取得された前記レンズユニット群の各干渉像のデータを参照データ群として記憶する参照データ記憶手段と、該参照データ記憶手段に記憶された参照データ群と前記撮像手段により撮像された干渉像データとを演算処理して前記干渉像データに対応するレンズユニットを識別する識別処理手段とを備える構成とする。
この発明によれば、照明光源によりレンズユニットの接合レンズの接合面に照明光を照射し、撮像手段によりその反射光による画像を撮像する。接合面の反射光は、互いに接合されたレンズ面のそれぞれで発生するため、反射光同士が干渉し、レンズ面間の接着層の厚さ分布に応じたレンズユニット固有の干渉像データが取得される。一方、参照データ記憶手段には、同様にして取得したレンズユニット群の各干渉像のデータが参照データ群として記憶されている。そして、識別処理手段により、撮像手段で撮像された干渉像データと参照データ群とを演算処理することでレンズユニットを識別することができる。
ここで、撮像された干渉像データと参照データとは、干渉像の画像データそのものでもよいが、干渉像の画像データを干渉像の特徴識別が容易となるデータに変換されていることが好ましい。例えば、照明光源が白色光の場合、干渉像は、接合面間の距離に応じて強められたり弱められたりする波長が異なるので、固有の色分布を有する。そのため、例えば、一定領域の色分布を色相分布曲線に変換したデータとすれば画像データそのものよりも効率的な特徴識別を行うことができる。
また、識別処理手段による演算処理は、例えば、相関処理などのパターンマッチング処理など、画像データを参照データ群のデータと同定するための適宜の演算処理を採用することができる。
【０００６】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のレンズユニットの識別装置において、前記照明光源が、前記接合レンズの光軸と略同軸に配置されたリング状光源である構成とする。
この発明によれば、リング状光源により、照明光が接合レンズの周方向に沿って照射されるので、干渉像が、接合レンズの周方向に沿うリング状に形成される。そのため、接合レンズの周方向にわたる接着層の厚さ変化を広範囲に取得することができるから、識別精度を向上することができる。
【０００７】
請求項３に記載の発明では、内視鏡システムにおいて、接合レンズを含む対物レンズユニット群から選択された１つの対物レンズユニットを先端に設けた内視鏡挿入部と、前記対物レンズユニット群を識別対象とする請求項１または２に記載のレンズユニットの識別装置とを備える構成とする。
この発明によれば、請求項１または２に記載のレンズユニットの識別装置を備えるので、請求項１または２に記載の発明と同様の作用効果を備える。すなわち、前記内視鏡挿入部の先端に設けた対物レンズユニットを、前記対物レンズユニット群の中から確実に識別することができる。
【０００８】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の内視鏡システムにおいて、前記対物レンズユニット群の各対物レンズユニットに対応する画像補正データを記憶する画像補正データ記憶手段と、前記対物レンズを用いて被検物を撮像する内視鏡撮像手段と、前記レンズユニットの識別装置により識別された前記対物レンズユニットに対応する画像補正データを前記画像補正データ記憶手段から呼び出し、前記画像補正データに基づいて、前記内視鏡撮像手段により撮像された被検物の画像を補正する画像補正手段とを備える構成とする。
この発明によれば、請求項１または２に記載のレンズユニットの識別装置により対物レンズユニット群の中から対物レンズを識別することができる。そして、識別された対物レンズに対応する画像補正データを画像補正データ記憶手段からから呼び出し、画像補正手段によって内視鏡撮像手段で撮像された被検物の画像を補正することができる。そのため、対物レンズをレンズユニットの識別装置に識別させるだけで、最適に画像補正された被検物の画像を得ることができる。
すなわち、画像補正データが対物レンズの画像歪みを補正するデータであれば、寸法が正確に補正された画像を得ることができ、画像を用いた正確な計測や物体認識などが可能となる。
【０００９】
請求項５に記載の発明では、請求項３または４に記載の内視鏡システムにおいて、前記対物レンズが、前記内視鏡挿入部に対して交換可能に設けられるとともに、前記内視鏡挿入部に装着された状態で、前記レンズユニットの識別装置により識別できるようにした構成とする。
この発明によれば、内視鏡挿入部に設けられた対物レンズを異なる対物レンズに交換することができ、内視鏡挿入部に装着された状態でレンズユニットの識別装置により対物レンズを識別することができる。そのため、対物レンズを交換したとき、その状態で装着された対物レンズを確実に識別することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のレンズユニットの識別装置およびそれを用いた内視鏡システムによれば、レンズユニットの接合レンズの接合面における干渉像データを取得し、その干渉像データを参照データ記憶手段に記憶された参照データ群と演算処理することで、レンズユニットをそれに含まれる接合面の特徴から簡便に自動識別することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下では、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００１２】
本発明の実施形態に係るレンズユニットの識別装置およびそれを用いた内視鏡システムについて説明する。
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る内視鏡システムの概略構成および動作について説明するための斜視説明図である。図２は、本発明の実施形態に係るレンズユニットの識別装置の概略構成について説明するための光軸を含む断面の模式説明図および機能ブロック図である。
【００１３】
本実施形態の内視鏡システム１００は、例えば、航空機エンジンのブレード検査や電力配管の内部検査など、被検物の画像を取得して画像上で寸法計測などを行うためのものである。その概略構成は、図１に示すように、内視鏡挿入部１、光学アダプタ２（レンズユニット）、内視鏡本体３、および光学アダプタ識別装置４（レンズユニットの識別装置）とからなる。
【００１４】
内視鏡挿入部１は、被検物の内部に挿入して先端から被検物の画像を取得するもので、適宜の長さを有する細長いケーブルからなり、図２に示すように、その先端部に被検物の像を撮像するＣＣＤ７（内視鏡撮像手段）が設けられている。内視鏡挿入部１の内部には、特に図示しないが、ＣＣＤ７の信号ケーブル、ＣＣＤ７や光学アダプタ２の照明光源用の電源線、形状を湾曲させるための周知の電動湾曲機構などが設けられている。
【００１５】
光学アダプタ２は、図２に示すように、ＣＣＤ７上に被検物の像を結像するための対物レンズである光学アダプタ光学系２ｂと、不図示の照明光学系とを有する対物レンズユニットで、光学アダプタ光学系２ｂの鏡筒を形成する光学アダプタ本体２ａに収められている。
光学アダプタ本体２ａは、内視鏡挿入部１の先端の光学アダプタ取付部１Ａに対して適宜のマウントを介して交換可能に取り付けられる。
【００１６】
光学アダプタ２は、例えば、ワイド、テレなどの画角や倍率などの光学特性が異なるものが、内視鏡システム１００の検査目的に応じて、複数種類用意され、対物レンズユニット群としてセット化されている。ただし、少なくとも光学アダプタ２の外径は、内視鏡挿入部１の外径に合わせて一定寸法に規格化されている。例えば、φ４ｍｍ〜φ６ｍｍ程度の外径が採用されている。
また、各光学アダプタ２の内部の光学アダプタ光学系２ｂの構成は、それぞれの光学特性に応じて、それぞれ異なるレンズ構成を備える。ただし、例えば色収差補正などの収差補正を行うため、少なくとも１つの接合レンズを備えているものである。
図２には、光学アダプタ光学系２ｂが接合レンズ８のみからなる例を示している。
他の光学アダプタ２の光学アダプタ光学系２ｂは、特に図示しないが、種々の組合せの接合レンズ、または接合レンズと他のレンズ群との組合せからなる。
【００１７】
複数種類の光学アダプタ２には、特に図示しないが、それぞれの光学アダプタ本体２ａの外側に光学アダプタ２の型番とシリアル番号２０７とが表示され、操作者６が目で見て識別できるようになっている。
各光学アダプタ２は、製造検査時に、画像測定に影響を与える光学特性、例えば歪曲歪みなどが測定される。そして、ＣＣＤ７が取得する画像データを光学アダプタ光学系２ｂの光学特性に基づいて補正するための画像補正データ２０３が生成され、内視鏡システム１００が読み込み可能な記憶媒体にシリアル番号２０７とともに記憶保存される。この記憶媒体は、光学アダプタ２に同梱して添付される。
【００１８】
接合レンズ８は、像側から、第１レンズ面８ａ、第２レンズ面８ｂを有する平凹レンズである第１レンズ８Ａと、同じく第１レンズ面８ｄ、第２レンズ面８ｅを有する両凸レンズである第２レンズ８Ｂとからなり、第２レンズ面８ｂと第１レンズ面８ｄとが互いに接合可能な凹凸形状に形成され、それらを接合面としてレンズ用接着剤により接合されているものである。そのため、第２レンズ面８ｂと第１レンズ面８ｄとの間には、微小な接着層８ｃが形成されている。
接着層８ｃの厚さ分布は、接合時の組立誤差やレンズ面の加工誤差などの複数の原因によりランダムにばらつくので、接合レンズ８固有の特徴を与えるものである。特に、本実施形態のような内視鏡に用いるレンズのようにレンズ口径が小さい場合、例えば１眼レフカメラや望遠鏡レンズなどのようにレンズ口径が大きいものに比べて組立誤差のバラツキが大きくなるので、各光学アダプタ２の厚さ分布がばらつきやすくなっている。
本実施形態では、接合面を照明し、その多重反射による干渉現象を利用して、接着層８ｃの厚さ分布に関する情報を取得することで光学アダプタ２の識別を行う。
【００１９】
内視鏡本体３は、図２に示すように、ＣＣＤ７により光電変換された画像データを映像信号出力２００としてモニタなどの表示装置に出力する制御ユニット２０を備える。制御ユニット２０の概略構成は、内視鏡制御部２５と、光学アダプタ識別装置４の一部を構成する識別装置制御部２１とからなる。
【００２０】
内視鏡制御部２５は、カメラコントロールユニット（以下、ＣＣＵと称する）２６と画像歪み補正信号処理部２７（画像補正手段）とを備える。
ＣＣＵ２６は、ＣＣＤ７で光電変換された内視鏡画像信号２０２から、ＣＣＤ７の各画素画像データ２０５を生成し、画像歪み補正信号処理部２７に送出するものである。
画像歪み補正信号処理部２７は、識別装置制御部２１から送出される画像補正データ２０３を記憶するレジスタ（不図示）を備え、そのレジスタに記憶された画像補正データ２０３に基づいて、画像データ２０５を補正演算を行い、補正演算後の画像データを、例えばＮＴＳＣ信号など適宜の映像信号出力２００に変換するものである。
【００２１】
光学アダプタ識別装置４の概略構成は、図２に示すように、光学アダプタ挿入部４ａ、リング照明光源１１（照明光源）、撮像光学系１０、ＣＣＤ９（撮像手段）、および識別装置制御部２１からなる。
光学アダプタ挿入部４ａは、光学アダプタ識別装置４の表面に穴部として形成され、内側面で光学アダプタ２の外形を嵌合し、カバーガラス１２が設けられた底面で光学アダプタ２の先端面を係止するものである。そして、光学アダプタ２を内視鏡挿入部１に装着した状態で、光学アダプタ２の先端面を光学アダプタ挿入部４ａの底面に突き当てて保持することができるようになっている。
光学アダプタ２の光軸まわりの周方向位置は、光学アダプタ２の外形と光学アダプタ挿入部４ａとの嵌合部形状などにより位置決めされていることが好ましいが、例えば、双方に位置合わせのためのマークを設け、それぞれのマークを合わせて挿入するようにしてもよい。
【００２２】
リング照明光源１１は、光学アダプタ挿入部４ａに挿入された光学アダプタ２内の接合レンズ８に向けて白色光を照射するため白色光源であり、発光部がリング状とされている。そして、光学アダプタ光学系２ｂの光軸と略同軸となる位置にリング状の中心軸が配置され、リング状の発光部が光学アダプタ挿入部４ａの底面と略平行な状態で、光学アダプタ２に対向されている。このため、リング状の照明光が接合レンズ８の光軸を中心として、周方向の全周にわたって照射されるようになっている。
リング照明光源１１に用いる白色光源の種類としては、特に限定されないが、例えば、ＬＥＤ、冷陰極管、ハロゲン、フィラメント灯などを好適に採用することができる。
【００２３】
撮像光学系１０は、リング照明光源１１から照射された照明光が、接合レンズ８により反射されてリング照明光源１１の中央孔部を透過した反射光を結像するための光学系である。
撮像光学系１０のピント位置は、接合レンズ８の接合面の反射光によるリング照明光源１１の像が取得できるような位置に設定されている。各光学アダプタ２の接合面の位置のバラツキが小さい場合には、撮像光学系１０としてそれらのバラツキ範囲を被写界深度内に含む固定焦点光学系を採用することができる。ただし、光学アダプタ２によって接合レンズの接合面の位置が大きく変わる場合には、それぞれ最適の干渉像を取得できるように撮像光学系１０の焦点位置を調整する焦点位置調整手段を備えることが好ましい。
ＣＣＤ９は、撮像光学系１０により結像された画像を光電変換して、識別装置画像信号２０１を生成する撮像手段である。
【００２４】
識別装置制御部２１の概略構成は、図２に示すように、レンズデータメモリ２３、識別処理手段２２、およびデータ設定部２４からなる。
レンズデータメモリ２３は、内視鏡システム１００に用いることができる複数の光学アダプタ２のシリアル番号２０７と、各光学アダプタ２を識別するための参照データ２０４と、各光学アダプタ２の光学特性に対応する画像補正データ２０３とを相互に関連づけて記憶する手段である。すなわち、参照データ記憶手段と画像補正データ記憶手段とを兼ねるものである。
これらのデータは、各光学アダプタ２に適宜の記憶媒体、例えばメモリカードや光ディスクなどを同梱し、内視鏡システム１００に設けられた読み取り装置（不図示）を用いて、記憶媒体からデータ転送することにより記憶される。
【００２５】
レンズデータメモリ２３としては、電源が切断されても記憶を保持する適宜の不揮発メモリを採用することができるが、これに限定されるものではなく、例えば、ハードディスクなどに記憶されていてもよい。
【００２６】
参照データ２０４は、例えば、光学アダプタ２の工場出荷時などに光学アダプタ識別装置４と同様な構成を備える装置を用いて、後述する色相データ２０６を取得したものである。
【００２７】
画像補正データ２０３は、例えば光学アダプタ光学系２ｂの歪曲収差を補正するための幾何学的歪み補正テーブルが挙げられる。
図３（ａ）は、本発明の実施形態に係るレンズユニットの画像歪みの一例について説明するための模式説明図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の画像歪みの補正結果について説明するための模式説明図である。
【００２８】
幾何学的歪み補正テーブルを得るには、例えば、光学アダプタ２を装着した内視鏡システム１００で、格子パターン画像を読み取る。このとき、光学アダプタ光学系２ｂの歪曲収差により、例えば図３（ａ）に示すように、本来矩形をなすべき図形Ｐ１Ｐ２Ｐ３Ｐ４が鼓状をなす歪みを有する画像が取得される。元の格子パターン画像とこの歪み画像との座標の対応から、歪み画像を元の格子パターン画像に復元するための座標変換式が得られる。幾何学的歪み補正テーブルはこの座標変換式の係数を並べたデータテーブルである。
このデータテーブルを用いて、図３（ａ）のデータを変換すると、図３（ｂ）に示すような元の格子パターン画像を復元することができる。この場合、点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４が、それぞれ点Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４に変換されている。
このような座標変換式は周知であり、例えば特開平１０−２４８８０６号公報における式（１）、（２）を採用することができる。
なお、一般に内視鏡システム１００を用いる画像計測は、絶対値を測定する場合に画像内に寸法既知部分に対する相対長さを知るのみでよいので、図３（ａ）、（ｂ）の例のように、幾何学的歪み補正テーブルによる補正後に倍率が変わっていてもよいものである。
【００２９】
また、本実施形態の画像補正データ２０３は、幾何学的歪み補正テーブルとしているが、計測の目的によっては、これ以外にも、光学アダプタ２によりばらつく他の光学特性の補正データを採用し、画像歪み補正信号処理部２７に代えて適宜の画像補正手段を設けるようにしてもよい。
例えば、上記特開平１０−２４８８０６号公報には、ステレオ画像処理して３次元計測を行うために、２つのレンズ系を有する光学アダプタに用いる補正データとして、（ａ）２つの光学系の幾何学的歪み補正テーブル、（ｂ）２つのレンズ系の焦点距離、（ｃ）２つのレンズ系の光軸間の距離、（ｄ）２つの画像のマスタに対する位置情報を用いることが記載されている。本発明においても、このような目的には同様の補正データを画像補正データ２０３として採用することができる。
【００３０】
識別処理手段２２は、本実施形態では、色相データ取得部２２Ａと相関演算部２２Ｂとからなる。
色相データ取得部２２Ａは、識別装置画像信号２０１の色情報を色相データ２０６に変換して、相関演算部２２Ｂに送出するためのものである。
相関演算部２２Ｂは、色相データ取得部２２Ａから送出された色相データ２０６とあらかじめレンズデータメモリ２３に記憶された参照データ２０４との相関処理を行って、光学アダプタ２を識別するものである。そして、識別された光学アダプタ２に対応するシリアル番号２０７をデータ設定部２４に送出する。
【００３１】
データ設定部２４は、相関演算部２２Ｂから送出されたシリアル番号２０７に対応する画像補正データ２０３をレンズデータメモリ２３から読み出し、画像歪み補正信号処理部２７に送出するものである。
【００３２】
なお、識別処理手段２２、データ設定部２４、画像歪み補正信号処理部２７は、それぞれ適宜のハードウェアにより構成してもよいが、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）またはＣＰＵなどのプロセッサと画像メモリとを組み合わせて、適宜のプログラムを実行することによりそれぞれの機能を実現するようにしてもよい。
【００３３】
次に、本実施形態の内視鏡システム１００の動作について、光学アダプタ識別装置４の識別動作を中心に説明する。
図４（ａ）は、本発明の実施形態に係るレンズユニットの識別装置により取得された干渉像の一例を示す模式図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の干渉像の画像データの変換過程を示す模式図である。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本発明の実施形態に係るレンズユニットの識別装置により取得した色相データの例を表すグラフである。図５の各図において、横軸は周方向位置を示し、単位は（°）である。また、縦軸は色相を表し、単位は（°）である。
【００３４】
本実施形態の光学アダプタ識別装置４を使用するために、例えば、内視鏡システム１００に使用する複数の光学アダプタ２に同梱された記憶媒体を用いて、あらかじめレンズデータメモリ２３に各光学アダプタ２に対応するシリアル番号２０７、参照データ２０４を記憶させておく。この操作は、内視鏡システム１００を初めて使用開始する場合、または新しい光学アダプタ２を追加した場合に必ず行う。
【００３５】
まず、操作者６は、内視鏡システム１００を用いて行う検査の目的や被検物に応じて、内視鏡挿入部１に取り付ける光学アダプタ２を選択する。
光学アダプタ２には、見える場所にシリアル番号２０７が表示されているので、シリアル番号２０７を見て内視鏡挿入部１に取り付けることができる。
次に、図１（ｂ）に示すように、内視鏡挿入部１に取り付けた光学アダプタ２を内視鏡挿入部１に装着したまま光学アダプタ挿入部４ａに挿入する。光学アダプタ２の光軸まわりの周方向位置を、例えばマークなどに合わせる必要がある場合には、その位置合わせも同時に行う。
これにより、図２に示すように、光学アダプタ２の先端が光学アダプタ挿入部４ａの底面に突き当てられた状態で光学アダプタ挿入部４ａに保持される。
そして、操作者６がスイッチ５を押すと、識別動作が開始される。
【００３６】
スイッチ５を押すと、リング照明光源１１が点灯し、リング状の照明光がカバーガラス１２を通して光学アダプタ２の内部に照射される。そして、照明光は光学アダプタ光学系２ｂ内を進む。
この照明光は、光学アダプタ光学系２ｂの各光学面の透過率に応じてその一部が反射され、光学アダプタ識別装置４内に戻る。
これらの反射光は、リング照明光源１１の中央孔部に向かうものが撮像光学系１０によりＣＣＤ９上に結像される。したがって、ＣＣＤ９は、リング照明光源１１の形状に対応したリング状の画像を取得する。
【００３７】
このとき、接合レンズ８の接合面では、多重反射を起こし、第２レンズ面８ｂの反射光と第１レンズ面８ｄの反射光とがそれぞれ干渉を起こす。そのため、これらの間の接着層８ｃの厚さ分布に応じた干渉模様を伴う画像が得られる。すなわち接着層８ｃの厚さ分布に応じて、干渉により強められる波長が異なる結果、多色の色分布を有するリング画像が得られる。例えば、図３（ａ）に示すように、リングの周方向に、紫色部１３ａ、黄色部１３ｂ、緑色部１３ｃ、赤色部１３ｄ、青色部１３ｅ、暗紫色部１３ｆのような帯状の色分布を有する画像１３（干渉像）が得られる。画像１３は、識別装置画像信号２０１として、色相データ取得部２２Ａに送出される。
なお、画像１３は、一例を模式的に描いたものであり、実際には、各色部の色相は一定ではなく、それぞれの間に明確な境界があるわけではない。それぞれの色分布は、接着層８ｃの厚さ分布に応じて、周方向、径方向に連続的に変化しているものである。
【００３８】
色相データ取得部２２Ａでは、識別装置画像信号２０１として送られた画像１３に対して、相関処理またはハフ変換処理を行い、画像１３のリングの中心位置およびリングの径を検出する。そして、それらの検出情報を基に、画像１３を周方向の基準位置からの中心角θで周方向位置を表した帯状画像１３Ａに変換する（図３（ｂ）参照）。
周方向の基準位置は、光学アダプタ挿入部４ａの周方向の基準位置に対応するＣＣＤ９の画素位置として設定される。
【００３９】
この帯状画像１３Ａのパターンは、同様な撮像条件下では、接合レンズ８の接合面の厚さ分布に固有である。したがって、帯状画像１３Ａ同士を比較して光学アダプタ２を識別することもできるが、本実施形態では、色相データ取得部２２Ａにより帯状画像１３Ａの各周方向位置θでの幅方向の中心位置の色情報（Ｅｒ，Ｅｇ，Ｅｂ）を、色相Ｈ（θ）に変換した色相データ２０６を生成し、相関演算部２２Ｂに送出する。これにより、より少ないデータ量で識別動作を行えるようにしている。
【００４０】
この変換式は、以下の式（１）、（２）の通りである。
Ｅｙ＝０．３０・Ｅｒ＋０．５９・Ｅｇ＋０．１１・Ｅｂ            ・・・（１）
Ｈ（θ）＝arctan［｛（Ｅｒ−Ｅｙ）／１．１４｝／｛（Ｅｂ−Ｅｙ）／２．０３｝］
・・・（２）
ここで、Ｅｒ、Ｅｇ、Ｅｂは、それぞれ周方向位置θの関数であり、周方向位置θにおける識別装置画像信号２０１の各Ｒ、Ｇ、Ｂ信号の大きさを表す。
【００４１】
上記の式（２）により算出した色相データ２０６の例を、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に、それぞれ曲線３０、３１、３２、３３として示す。
それぞれの曲線の描くパターンは、色相の幅、変化量、ピーク値の数などが相違し、互いの相関は著しく低いことが分かる。すなわち、接合面の厚さ分布の周方向の変化を反映して、色相がそれぞれ固有の変化を示していることが分かる。
識別動作を効率的に行うには、各光学アダプタ２の色相データ２０６同士の相関は低いことが好ましく、そのためには、干渉像の取得範囲をできるだけ広くして、干渉による色相変化が大きくなるようにすることが好ましい。
本実施形態では、リング照明光源１１を採用し、接合レンズ８の周方向の全周にわたって干渉像を取得することにより、干渉像の取得範囲を広げている。
【００４２】
相関演算部２２Ｂでは、色相データ２０６とレンズデータメモリ２３に記憶された参照データ２０４との相関処理を行って、最も相関性の高い参照データ２０４のシリアル番号２０７をデータ設定部２４に送出する。
【００４３】
データ設定部２４では、相関演算部２２Ｂから送出されたシリアル番号２０７に対応する画像補正データ２０３をレンズデータメモリ２３より読み出し、画像歪み補正信号処理部２７のレジスタに送出する。これにより、光学アダプタ２に応じた画像補正データ２０３が画像歪み補正信号処理部２７に設定される。
以上により、識別動作が完了する。
【００４４】
このように、本実施形態の光学アダプタ識別装置４によれば、光学アダプタ挿入部４ａに光学アダプタ２を装着して、スイッチ５を押すと自動的に光学アダプタ２の識別を行うことができる。そのため、操作者６は内視鏡挿入部１に装着された光学アダプタ２のシリアル番号２０７を手動で入力する必要がないから、きわめて簡便であり、シリアル番号２０７の誤入力などを防止することができる。
仮に、シリアル番号２０７を見誤り、所望の光学アダプタ２と異なるものを装着したとしても、装着された光学アダプタ２に対しては正確な画像補正がなされるので、正確な測定を行うことができる。
【００４５】
また、本実施形態の光学アダプタ識別装置４によれば、接合レンズの接合面の特徴を取得して識別するので、光学アダプタ２に自動識別のための識別用ＩＣを組み込んだり、光学アダプタ２の外形を改変したりする必要がないので、光学アダプタ２の構成を識別のために複雑化したり、大型化することなく、既存の光学アダプタ２の形状をそのまま用いることができる。既存の光学システムにおけるレンズユニットの識別に幅広く簡便に適用できるという利点がある。
【００４６】
次に、上記のように光学アダプタ識別装置４により光学アダプタ２の識別を行った後の内視鏡システム１００の動作について説明する。
不図示の電導湾曲機構などを用いて、光学アダプタ２を被検物に対向して配置し、光学アダプタ２に内蔵された照明光源により照明すると、被検物の反射光が光学アダプタ光学系２ｂを通してＣＣＤ７で撮像され、光電変換された内視鏡画像信号２０２がＣＣＵ２６に送出される。
ＣＣＵ２６では、内視鏡画像信号２０２から各画素の画像データ２０５を生成し、画像歪み補正信号処理部２７に送出する。
画像歪み補正信号処理部２７では、レジスタに記憶された画像補正データ２０３に基づいて画像データ２０５を補正演算し、幾何学的歪み補正を行った画像データに変換し、さらに例えばモニタなどの出力装置に映像表示するための映像信号出力２００を生成する。
したがって、映像信号出力２００を適宜のモニタなどに入力することにより、被検物の光学アダプタ２の光学特性による画像歪み補正を施した画像を表示することができる。
光学アダプタ２を交換する場合は、交換時に、光学アダプタ２を光学アダプタ識別装置４で識別させる。これにより、交換前の画像補正データ２０３が、内視鏡挿入部１に装着された光学アダプタ２に応じた画像補正データ２０３に置き換えられ、光学アダプタ２を交換しても正確な画像補正が行われる。
【００４７】
なお、上記の説明では、レンズユニットの識別装置の照明光源として、リング状光源を用いた例で説明したが、照明光源はこれに限定されるものではない。干渉像として互いに識別可能な画像データが得られる程度の範囲を照明するものであれば、例えば、線状、帯状、スポット状などの他の形状の照明光源を用いてもよい。
【００４８】
また、上記の説明では、レンズユニットの識別装置の照明光源をレンズユニットの光軸上に配置して照明した例で説明した。このようにすれば、リング状光源を用いる場合、その内側孔部を通して反射光をレンズユニットの光軸上で観察することができるので、コンパクトな構成とすることができるという利点があり、また、接合面の位置が光軸方向に変化しても反射光の結像位置が変化しないという利点があるが、接合面の反射光を撮像できれば、照明方向はこれに限定されない。例えば、光軸に対して斜め方向から照明して、光軸に対する対称位置に撮像手段を配置してもよい。
【００４９】
また、上記の説明では、レンズユニットの識別装置の照明光源として、白色光源を用いた例で説明したが、接合レンズの接合面における干渉像を取得できるならば、単色光を用いてもよい。ただし、この場合、干渉像は、照明範囲に分布する２値画像的な干渉縞となるので、それに応じて識別処理手段を変更する必要がある。識別処理手段として、例えば２次元の干渉縞パターンを画像処理して特徴抽出することにより識別するものや、色相データに代えて、干渉縞画像を特定の線上における干渉縞のピッチ変化データに変換して識別するものなどを挙げることができる。
【００５０】
また、上記の説明では、識別処理手段における画像データと参照データ群との演算処理として相関処理を用いた例で説明したが、参照データ群から画像データと相関の高い参照データを識別できる場合には、相関処理以外の演算処理を用いてもよい。例えば、パターンマッチング処理として知られている他の演算処理を用いてもよい。
【００５１】
また、上記の説明では、光学アダプタ挿入部４ａに対して光学アダプタ２の周方向の位置が一定となるように挿入する例で説明したが、相関演算部２２Ｂにおいて、色相データ２０６の周方向位置を移動して参照データとの相関を算出する処理を行うようにして、光学アダプタ挿入部４ａで周方向位置を固定しないようにしてもよい。
【００５２】
また、上記の説明では、内視鏡システム１００が映像信号出力２００を出力する例で説明したが、例えば、計測データをコンピュータに入力して計測を行う場合には、画像歪み補正信号処理部２７で補正された画像データをデジタル信号として出力するようにしてもよいことは言うまでもない。
【００５３】
また、上記の説明では、本発明のレンズユニットの識別装置を内視鏡システムに内蔵した例で説明したが、内視鏡システムと別体の装置として用いてもよい。
また、本発明のレンズユニットの識別装置は、内視鏡システムの対物レンズユニットの識別に限定されるものではなく、接合レンズを有するレンズユニットであれば、レンズユニットの種類やレンズユニットを用いる装置種類は限定されない。例えば、顕微鏡の対物レンズや光学計測用の交換レンズなどの識別にも好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施形態に係る内視鏡システムの概略構成および動作について説明するための斜視説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係るレンズユニットの識別装置の概略構成について説明するための光軸を含む断面の模式説明図および機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係るレンズユニットの画像歪みの一例、およびその画像歪みの補正結果について説明するための模式説明図である。
【図４】本発明の実施形態に係るレンズユニットの識別装置により取得された干渉像の一例、およびそのの干渉像の画像データの変換過程を示す模式図である。
【図５】本発明の実施形態に係るレンズユニットの識別装置により取得した色相データの例を表すグラフである。
【符号の説明】
【００５５】
１  内視鏡挿入部
２  光学アダプタ（レンズユニット）
２ｂ  光学アダプタ光学系
３  内視鏡本体
４  光学アダプタ識別装置（レンズユニットの識別装置）
４ａ  光学アダプタ挿入部
５  スイッチ
６  操作者
７  ＣＣＤ（内視鏡撮像手段）
８  接合レンズ
８Ａ  第１レンズ
８Ｂ  第２レンズ
８ｂ  第２レンズ面（接合面）
８ｃ  接着層
８ｄ  第１レンズ面（接合面）
９  ＣＣＤ（撮像手段）
１０  撮像光学系
１１  リング照明光源（照明光源）
１３  画像（干渉像）
２０  制御ユニット
２１  識別装置制御部
２２  識別処理手段
２２Ａ  色相データ取得部
２２Ｂ  相関演算部
２３  レンズデータメモリ（参照データ記憶手段、画像補正データ記憶手段）
２４  データ設定部
２５  内視鏡制御部
２７  画像歪み補正信号処理部（画像補正手段）
１００  内視鏡システム
２０１  識別装置画像信号
２０２  内視鏡画像信号
２０３  画像補正データ
２０４  参照データ
２０５  画像データ
２０６  色相データ（干渉像データ）
２０７  シリアル番号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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